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专利名称：一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法及其应用

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201911364774.1

专利申请（专利权）人：陈志强
权利人地址：福建省莆田市荔城区黄石镇华堤村尾厝182号

专利发明（设计）人：陈志强

专利摘要：本发明涉及聚合物材料光扩散技术领域，具体涉及一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法及其应用，将乙烯基硅油、巯丙基硅油和光引发剂组成的混合物在搅拌下滴加入乳化剂和水的混合溶液中，形成预乳化液；预乳化液在紫外光照射下发生巯基?烯点击化学反应，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂。本发明反应速度快，无需加热，制备步骤简单，可以得到从0.2μm到50μm的不同粒径的硅橡胶微球光扩散剂，可以在聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯或LED上应用。

主权利要求：
1.一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、将复合乳化剂和去离子水混合均匀，搅拌下逐滴加入乙烯基硅油、巯丙基硅油和安息香双甲醚组成的混合物，滴加完继续搅拌10?30分钟，得到预乳化液；
2
S2、搅拌下，将步骤S1得到的预乳化液在主波长365nm，光强度1?10mW/cm的紫外光下照射3?20分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂；
步骤S1中所述复合乳化剂与去离子水的重量比1:20?5:10；
步骤S1中所述乙烯基硅油中乙烯基摩尔数与巯丙基硅油中巯基摩尔数的比例为1:
0.7?2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述复合乳化剂包含两种乳化剂，其中一种乳化剂选自tween系列乳化剂中的一种，另一种乳化剂选自span系列乳化剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述去离子水与所述混合物的重量比为10:1?10。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述乙烯基硅油在25℃下粘度为100?2000mPa·s，乙烯基质量百分含量为0.05?5％，化学结构式如(Ⅰ)所示，其中，R1和R2独立的选自甲基或乙烯基，n和m都为正数。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述巯丙基硅油在25℃下粘度为50?3000mPa·s，巯基质量百分含量为0.2?3％，化学结构式如(Ⅱ)所示，其中，R3和R4独立的选自甲基或3?巯基丙基，x和y都为正数。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述安息香双甲醚的重量为混合物重量的2?5％。
7.一种权利要求1?6任一项所述的制备方法制备得到的硅橡胶微球光扩散剂。 说明书 : 一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法及其应用技术领域[0001] 本发明涉及聚合物材料光扩散技术领域，具体涉及一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法及其应用。背景技术[0002] 随着人类对光学需求的越来越高，照明光源越来越亮，光线强烈刺眼、分散不均匀等问题越来越明显，而光扩散剂可以很好的解决这个问题。光扩散剂是一种具有光扩散效用的化工助剂，适用于聚碳酸酯灯罩、聚甲基丙烯酸甲酯灯罩、LED等，可以让强烈的光线通过多次的折射分散均匀，将一个点光源扩展成一个面光源，使光变得非常柔软。[0003] 光扩散剂通常有无机材料型和有机材料型，还有一种特殊的是有机硅型的，综合了无机材料和有机材料的优点。有机硅型光扩散剂有有机硅树脂型和有机硅橡胶型，具有耐温性好、添加量低、光扩散效果好的优点。[0004] 授权公告号CN106928476B的发明专利公开了一种用于光扩散剂的硅橡胶微球的制备方法，将乙烯基封端聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油、混合溶剂、交联剂、催化剂混合均匀得到硅橡胶溶液，再在水中进行乳化后聚合，得到硅橡胶微球悬浮液，分离干燥后，得到硅橡胶微球。但是该方法存在以下的缺点：(1)需要使用价格昂贵的贵金属催化剂，同时用量不低。该方法采用乳液聚合，聚合温度一般不超过80℃，为了加快反应速率，需要加入更多的贵金属催化剂，造成成本的增加；同时，贵金属催化剂还容易“中毒”致使效果失效；(2)需要长时间的加热反应，降低了生产效率；(3)原料中加入二甲基硅油难以挥发，在光扩散剂使用时会析出到聚合物基材中，造成对基材的污染。[0005] 巯基?烯点击化学是一种“绿色”的化学反应，具有反应速率快、转化率高、产物纯度高、无需加热等优点，在材料改性、生物医药等领域具有广泛的应用。发明内容[0006] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法。[0007] 本发明的另一个目的是提供一种硅橡胶微球光扩散剂。[0008] 本发明还有一个目的是提供一种硅橡胶微球光扩散剂的应用。[0009] 本发明的采用如下的技术方案：[0010] 一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法，包括以下步骤，[0011] S1、将复合乳化剂和去离子水混合均匀，搅拌下逐滴加入乙烯基硅油、巯丙基硅油和安息香双甲醚组成的混合物，滴加完继续搅拌10?30分钟，得到预乳化液；[0012] S2、搅拌下，将步骤S1得到的预乳化液在主波长365nm，光强度1?10mW/cm2的紫外光下照射3?20分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球。[0013] 步骤S1中滴加混合物时搅拌器的搅拌速度控制在300?600rpm，滴加完，搅拌速度控制在80?120rpm。[0014] 步骤S2中紫外光照射时的搅拌器搅拌速度为80?200rpm。[0015] 优选的，步骤S1中所述复合乳化剂包含两种乳化剂，其中一种乳化剂选自tween系列乳化剂中一种，另一种乳化剂选自span系列乳化剂中的一种。Tween系列乳化剂可以选自tween20、tween40、tween60或tween80；span系列乳化剂可以选自span20、span40、span60、span65、span80或span85。复合乳化剂的HLB值为8.5?11.0，tween系列乳化剂和span系列乳化剂的重量比为1:9?9:1。[0016] 更优选的方案中，复合乳化剂选自tween20和span20按重量比1:5组成的混合物、tween20和span40按重量比1:3组成的混合物、tween20和span60按重量比1:1.5组成的混合物、tween20和span80按重量比1:1.3组成的混合物、tween20和span65按重量比1:1组成的混合物、tween20和span85按重量比1.2:1组成的混合物、tween40和span20按重量比1:4.4组成的混合物、tween40和span40按重量比1:2.8组成的混合物、tween40和span60按重量比1:1.5组成的混合物、tween40和span80按重量比1:1组成的混合物、tween40和span65按重量比1.35:1组成的混合物、tween40和span85按重量比1.3:1组成的混合物、tween60和span20按重量比1:4组成的混合物、tween60和span40按重量比1:2.5组成的混合物、tween60和span60按重量比1:1.3组成的混合物、tween60和span80按重量比1.1:1组成的混合物、tween60和span65按重量比1.3:1组成的混合物、tween60和span85按重量比1.4:1组成的混合物、tween80和span20按重量比1:4组成的混合物、tween80和span40按重量比1:2.5组成的混合物、tween80和span60按重量比1:1.2组成的混合物、tween80和span80按重量比1:1组成的混合物、tween80和span65按重量比1.3:1组成的混合物或tween80和span20按重量比1.4:1组成的混合物。[0017] 优选的，步骤S1中所述复合乳化剂与去离子水的重量比1:20?5:10。更优选的，复合乳化剂与去离子水的重量比为1:10?3:10。[0018] 优选的，步骤S1中所述去离子水与混合物的重量比为10:1?10。更优选的，去离子水与混合物的重量比为10:3?8。[0019] 优选的，步骤S1中所述乙烯基硅油粘度(25℃)为100?2000mPa·s，乙烯基质量百分含量为0.05?5％，化学结构式如(Ⅰ)所示，[0020][0021] 其中，R1和R2独立的选自甲基或乙烯基，n和m都为正数。乙烯基硅油的粘度和乙烯基质量百分含量决定了化学结构式(Ⅰ)中n和m的具体数值。[0022] 更优选的，乙烯基硅油的粘度(25℃)为200?1400mPa·s。进一步优选的方案中，乙烯基硅油的粘度(25℃)可以为250mPa·s、400mPa·s、500mPa·s、700mPa·s、900mPa·s、1000mPa·s、1100mPa·s或1250mPa·s。[0023] 更优选的，乙烯基硅油中乙烯基质量百分含量为0.2?3％。进一步优选的方案中，乙烯基硅油中乙烯基质量百分含量可以为0.25％、0.4％、0.5％、0.65％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％、1.7％或1.9％。[0024] 优选的，步骤S1中所述巯丙基硅油粘度(25℃)为50?3000mPa·s，巯基质量百分含量为0.2?3％，化学结构式如式(Ⅱ)所示，[0025][0026] 其中，R3和R4独立的选自甲基或3?巯基丙基，x和y都为正数。巯丙基硅油的粘度和巯基质量百分含量决定了化学结构式(Ⅱ)中x和y的具体数值。[0027] 更优选的，巯丙基硅油粘度(25℃)为150?2000mPa·s。进一步优选的方案中，巯丙基硅油粘度(25℃)为200mPa·s、350mPa·s、500mPa·s、700mPa·s、900mPa·s、1050mPa·s、1200mPa·s、1400mPa·s、1500mPa·s、1700mPa·s或1800mPa·s。[0028] 更优选的，所述巯丙基硅油中巯基质量百分含量为0.5?2.5％。进一步优选的方案中，巯丙基硅油中巯基质量百分含量可以为0.5％、0.7％、0.85％、0.9％、1.0％、1.3％、1.5％、1.8％、2.0％或2.2％。[0029] 优选的，步骤S1中所述乙烯基硅油中乙烯基摩尔数与巯丙基硅油中巯基摩尔数的比例为1:0.7?2。更优选的，乙烯基硅油中乙烯基摩尔数与巯丙基硅油中巯基摩尔数的比例为1:0.8?1.8，进一步优选的方案中，比例可以为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5。[0030] 优选的，步骤S1中所述安息香双甲醚的重量为混合物重量的2?5％。[0031] 一种上述任一实施方案所述的制备方法制备得到的硅橡胶微球光扩散剂。[0032] 一种上述实施方案所述的硅橡胶微球光扩散剂在聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯或LED上的应用。[0033] 本发明的预乳化液还可以按如下方法制备：乙烯基硅油、巯丙基硅油和安息香双甲醚混合后搅拌均匀，加入复合乳化剂继续搅拌5?10分钟，提高搅拌转速至1500?4000rpm，逐滴加入去离子水，加完去离子水降低搅拌转速至80?150rpm搅拌20?30分钟，制得预乳化液。[0034] 本发明的有益效果是：(1)无需像硅氢加成反应一样需要使用昂贵的贵金属催化剂(硅氢加成催化剂的成本是按Pt算，每添加1ppm约0.5?1元，添加量一般是5?100ppm，反应温度越低，催化剂的添加量越大，成本越高。反应温度130℃左右，硅氢加成催化剂的添加量(按Pt算)一般是5?10ppm；反应温度50℃左右，硅氢加成催化剂的添加量(按Pt算)一般要达到100ppm或者以上，单单催化剂的成本就达到50?100元/Kg)，降低成本；(2)无需加热，降低对生产设备的要求，同时提高安全性；(3)反应时间短，为硅氢加成反应时间的六分之一到十分之一，提高生产效率；(4)控制复合乳化剂、水和硅油(乙烯基硅油和巯丙基硅油的混合物)的不同重量比例，可以得到不同粒径的硅橡胶微球。具体实施方式[0035] 以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。[0036] 如无特别指明，以下实施方案中的份数都为重量份数。[0037] 实施方式[0038] 一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法，步骤包括：将复合乳化剂和去离子水混合均匀，搅拌下逐滴加入乙烯基硅油、巯丙基硅油和安息香双甲醚的混合物，滴加完继续搅拌210?30分钟，得到预乳化液；搅拌下，将预乳化液在主波长365nm，光强度1?10mW/cm的紫外光下照射3?20分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂。[0039] 复合乳化剂选自tween20和span20按重量比1:5组成的混合物、tween20和span40按重量比1:3组成的混合物、tween20和span60按重量比1:1.5组成的混合物、tween20和span80按重量比1:1.3组成的混合物、tween20和span65按重量比1:1组成的混合物、tween20和span85按重量比1.2:1组成的混合物、tween40和span20按重量比1:4.4组成的混合物、tween40和span40按重量比1:2.8组成的混合物、tween40和span60按重量比1:1.5组成的混合物、tween40和span80按重量比1:1组成的混合物、tween40和span65按重量比1.35:1组成的混合物、tween40和span85按重量比1.3:1组成的混合物、tween60和span20按重量比1:4组成的混合物、tween60和span40按重量比1:2.5组成的混合物、tween60和span60按重量比1:1.3组成的混合物、tween60和span80按重量比1.1:1组成的混合物、tween60和span65按重量比1.3:1组成的混合物、tween60和span85按重量比1.4:1组成的混合物、tween80和span20按重量比1:4组成的混合物、tween80和span40按重量比1:2.5组成的混合物、tween80和span60按重量比1:1.2组成的混合物、tween80和span80按重量比1:1组成的混合物、tween80和span65按重量比1.3:1组成的混合物或tween80和span20按重量比1.4:1组成的混合物。[0040] 复合乳化剂与去离子水的重量比1:20?5:10；去离子水与混合物的重量比为10:1?10；乙烯基硅油粘度(25℃)为100?2000mPa·s，乙烯基质量百分含量为0.05?5％；巯丙基硅油粘度(25℃)为50?3000mPa·s，巯基质量百分含量为0.2?3％；乙烯基硅油中乙烯基摩尔数与巯丙基硅油中巯基摩尔数的比例为1:0.7?2；安息香双甲醚的重量为混合物重量的2?5％。[0041] 实施例1[0042] 100份乙烯基质量百分含量0.25％、粘度(25℃)250mPa·s的乙烯基硅油，49份巯基质量百分含量0.5％、粘度(25℃)1700mPa·s的巯丙基硅油，3.2份安息香双甲醚组成混合物1。[0043] 将10份tween20和span60按重量比1:1.5组成的复合乳化剂、100份去离子水混合均匀，转速600rpm搅拌下逐滴加入35份混合物1，滴加完转速300rpm继续搅拌10分钟，得到2预乳化液1；转速150rpm搅拌下，将预乳化液1在主波长365nm，光强度5mW/cm的紫外光下照射15分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂1。采用激光粒度分析仪测得硅橡胶微球光扩散剂1的D50为4.5μm，D90为7.0μm，D10为1.3μm。[0044] 实施例2[0045] 100份乙烯基质量百分含量0.4％、粘度(25℃)400mPa·s的乙烯基硅油，70份巯基质量百分含量0.7％、粘度(25℃)1200mPa·s的巯丙基硅油，7份安息香双甲醚组成混合物2。[0046] 将10份tween40和span80按重量比1:1组成的复合乳化剂、60份去离子水混合均匀，转速600rpm搅拌下逐滴加入12份混合物2，滴加完转速250rpm继续搅拌12分钟，得到预2乳化液2；转速120rpm搅拌下，将预乳化液2在主波长365nm，光强度3mW/cm的紫外光下照射12分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂2。采用激光粒度分析仪测得硅橡胶微球光扩散剂2的D50为2.1μm，D90为5.6μm，D10为0.9μm。[0047] 实施例3[0048] 100份乙烯基质量百分含量0.65％、粘度(25℃)1000mPa·s的乙烯基硅油，80份巯基质量百分含量1.0％、粘度(25℃)500mPa·s的巯丙基硅油，6.5份安息香双甲醚组成混合物3。[0049] 将10份tween80和span65按重量比1.3:1组成的复合乳化剂、80份去离子水混合均匀，转速650rpm搅拌下逐滴加入32份混合物3，滴加完转速200rpm继续搅拌15分钟，得到预2乳化液3；转速120rpm搅拌下，将预乳化液3在主波长365nm，光强度1mW/cm的紫外光下照射17分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂3。采用激光粒度分析仪测得硅橡胶微球光扩散剂3的D50为6.2μm，D90为8.9μm，D10为2.5μm。[0050] 实施例4[0051] 100份乙烯基质量百分含量0.8％、粘度(25℃)1250mPa·s的乙烯基硅油，138份巯基质量百分含量0.85％、粘度(25℃)200mPa·s的巯丙基硅油，10份安息香双甲醚组成混合物4。[0052] 将10份tween80和span60按重量比1:1.2组成的复合乳化剂、130份去离子水混合均匀，转速650rpm搅拌下逐滴加入70份混合物4，滴加完转速200rpm继续搅拌25分钟，得到2预乳化液4；转速150rpm搅拌下，将预乳化液4在主波长365nm，光强度5mW/cm的紫外光下照射20分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂4。采用激光粒度分析仪测得硅橡胶微球光扩散剂4的D50为8.4μm，D90为11.3μm，D10为3.7μm。[0053] 实施例5[0054] 100份乙烯基质量百分含量0.8％、粘度(25℃)1250mPa·s的乙烯基硅油，140份巯基质量百分含量0.7％、粘度(25℃)1200mPa·s的巯丙基硅油，10份安息香双甲醚组成混合物5。[0055] 将10份tween80和span60按重量比1:1.2组成的复合乳化剂、160份去离子水混合均匀，转速650rpm搅拌下逐滴加入40份混合物5，滴加完转速200rpm继续搅拌20分钟，得到2预乳化液5；转速120rpm搅拌下，将预乳化液5在主波长365nm，光强度5mW/cm的紫外光下照射20分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂5。采用激光粒度分析仪测得硅橡胶微球光扩散剂5的D50为6.6μm，D90为8.2μm，D10为2.7μm。[0056] 实施例6[0057] 100份乙烯基质量百分含量0.8％、粘度(25℃)1250mPa·s的乙烯基硅油，140份巯基质量百分含量0.7％、粘度(25℃)1200mPa·s的巯丙基硅油，10份安息香双甲醚组成混合物6。[0058] 30份混合物6加入10份tween80和span60按重量比1:1.2组成的复合乳化剂，转速300rpm搅拌5?10分钟，提高搅拌转速至2500rpm，逐滴加入90份去离子水，加完去离子水降低搅拌转速至150rpm搅拌30分钟，制得预乳化液6。转速120rpm搅拌下，将预乳化液6在主波2长365nm，光强度5mW/cm的紫外光下照射20分钟，分离后干燥，得到硅橡胶微球光扩散剂6。采用激光粒度分析仪测得硅橡胶微球光扩散剂6的D50为0.3μm，D90为0.5μm，D10为0.09μm。[0059] 应用测试[0060] 在100份聚碳酸酯中分别加入0.2份、0.4份和0.6份实施例1?6的硅橡胶微球光扩散剂1?6，在其他工艺条件下，混合后熔融挤出后，在按照本领域的常规工艺成型为2mm厚的板材，分别测试雾度和透光率，结果如表1所示。[0061] 表1[0062][0063][0064] 从表1的数据可知，本发明的硅橡胶微球光扩散剂在添加量0.2?0.6份(每100份聚碳酸酯)能有效提高聚碳酸酯的光扩散性能。[0065] 本发明提供了一种硅橡胶微球光扩散剂的制备方法，具有成本较低、反应时间短、反应条件温和等特点，而且得到的硅橡胶微球光扩散剂添加到聚合物中可以提高聚合物的光扩散性能。[0066] 以上所述，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

专利地区：福建

专利申请日期：2019-12-26

专利公开日期：2024-11-05

专利公告号：CN111040173B